Gestión de la energía/Eficiencia energética

Cómo abordar la calidad y fiabilidad de las microgrids

La paradoja de las microgrids es que a menudo se implementan para conseguir mayor fiabilidad y calidad del suministro de energía, y sin embargo su estabilidad, cuando está en “modo isla” (desconectada de la red principal), es delicada.

De hecho, su tamaño relativamente pequeño les hace propensas a las inestabilidades. Por ejemplo, mientras que el mayor activo de generación en la red principal (como las plantas de energía nuclear) representa menos del 3% de la capacidad de generación total, en una microgrid podría ser más del 20%. Esto hace que los fallos de un solo grupo electrógeno (cuando está en “modo isla”) sean imposible de mitigar sin perder la carga. Requiere operar la red local cerca de los límites de estabilidad con un pequeño margen de reserva.

Turbinas de vienta. Energía aeólica.

El reto aumenta cuando una gran parte de la generación de las microgrids depende de energías renovables variables, como la eólica y la solar. En la red principal, los rotores de un alternador en grandes plantas de energía cuentan con la inercia rotacional para suavizar las inestabilidades de frecuencia y reaccionar instantáneamente a posibles contingencias. Pero las turbinas eólicas que usan un convertidor estático de energía tienen poca reserva rodante (o cinética) para la microgrid, lo que es vital para mantener la frecuencia y limitar las fluctuaciones. Esto es aún peor con la energía solar fotovoltaica y sus inversores.

Debido a que la generación variable de fuentes renovables ocurre en múltiples puntos de una microgrid, a menudo se produce variación de voltajes. Y cuando se alcanzan los valores de umbral, algunos generadores pueden desconectarse automáticamente, dejando la microgrid en un estado muy inestable que podría provocar desconexiones y pérdida de carga.

Otro punto importante en las microgrids es el sistema de protección. Según la generación que haya en cada momento también se tendrá que plantear una protección adaptativa ya que la magnitud del defecto puede variar, en modo isla, en relación a los generadores conectados en cada instante, al cambio de la topología de la microgrid e incluso según el régimen de neutro que se disponga al estar desconectada de la red principal.

Para mantener un voltaje uniforme en toda la microgrid, hay disponibles tecnologías como los transformadores inteligentes con regulación automática de voltaje, que son capaces de compensar tales variaciones. En las grandes microgrids, un Sistema de Gestión de Distribución Avanzado (ADMS) puede coordinarse con estos transformadores enviándoles la consigna de la toma de tensión y controlando los voltajes de forma dinámica.

Una solución complementaria es integrar baterías en la microrred que, a través de inversores inteligentes, puedan proporcionar reservas. Las baterías de iones de litio son muy adecuadas en este sentido, gracias a su rapidez de respuesta. Los algoritmos de control del inversor adaptarán la onda a las necesidades de la microrred. Complementada con las baterías, la generación en una microgrid puede proporcionar varios servicios, como la capacidad de arranque autógeno, para dar energía a la microgrid sin la interconexión con la red principal.

Por tanto, será necesario asegurar los máximos niveles de disponibilidad y estabilidad de las microgrids multiplicando las fuentes de generación, estableciendo un sistema de gestión de reservas y adaptando el sistema de protección en cada instante.

Para obtener más información, puede realizar un recorrido virtual por una microgrid aquí.


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